自主导航-毫米精度

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在物联网(IoT)和工业4.0时代,内部物流扮演着越来越重要的角色。精确的货物和材料运输将成为高效生产的关键因素。Evocortex的移动运输系统以不同寻常的方式执行这项任务。对于他们创造性的技术理念的实现同样决定性的是所使用的功率密度FAULHABER马达。

今天,“生产”是“复杂性”的另一个词。产品越来越多地根据个别客户的规格进行生产;随着物联网的集成,甚至只有一个批量的全自动生产也成为可能。如此大量的变体需要紧密的网格过程,同时又非常灵活。正确的零部件——几乎有无限多的变化——必须在正确的时间在各个生产站准备好。

AMR在前进
物料的运输,例如在供应点和生产系统之间的运输,正日益个性化,同时应尽可能实现自动化。因此,移动机器人平台——在业内被称为自主移动机器人(AMR)——正在世界各地的仓库和生产大厅中不断发展。

总部位于纽伦堡的初创公司Evocortex专注于这个市场,该公司成立于2016年,有经验丰富的机器人专家参与其中。该公司与邻近的纽伦堡科技(Technische Hochschule Nürnberg)和其他教育和研究机构密切联系,以全新的AMR概念进入市场。凭借其产品,公司为现代物流的要求提供了创造性和创新性的解决方案。

执行董事Hubert Bauer解释说:“传统的AMR通常需要对移动路径进行空间调整,甚至需要对过程进行技术更改。“例如,车辆需要光学标记来确定自己的方向;路径和交叉点必须具有指定的尺寸和曲线半径。另一方面,我们想要创造的运输机器人能够适应客户的需求,而不是相反。”

大厅地板的“指纹”表明了确切的位置
来自Evocortex的自主移动机器人(AMR)完全不需要预先安装引导系统来确定它们的位置并找到正确的道路。他们简单地利用大厅地板的不规则形状来确定自己的方向。即使在典型的光滑的混凝土地板上也能发现这种不规则现象,并被机器人的高分辨率相机记录下来。该摄像头位于车辆的底部,捕捉10 x 10厘米的面积,并使用图像数据生成相当于大厅地板指纹的图像。在这个巧妙的系统背后是Evocortex公司自主开发的定位模块(ELM)。

在最初的教学过程中,机器人在大厅地板上以网格模式移动。在复杂算法的帮助下,从单个点的模式生成一个高度精确的地图。在未来,这也将使用自我学习的人工智能来完成。此外,控制器检测车辆自身的运动。通过结合这些数据,它可以在一平方公里的理论区域内精确定位到一毫米以内。要做到这一点,只需要三个确定的点。即使50%的地板被木屑覆盖,ELM仍然不受影响,并确保健壮、精确和精确的导航。地板上新的永久划痕被添加到地图上;消失的特性在一段时间后被删除。

amr可以选择在一条或两条战线上配备额外的激光雷达传感器。这些设备会沿着移动的方向扫描房间,并检测障碍物——包括移动中的障碍物,比如穿过旅行路径的人。车辆立即停车,确保员工安全。

不受限制的移动与Mecanum车轮
一个普通的轮子只与它的轴方向相同。要想用这种轮子精确地定位车辆,就必须像停车一样进行机动。为了避免这种情况,Evocortex的开发者选择了Mecanum轮子。代替一个封闭的运行表面,桶形滚轮安装在其边缘。它们被固定在一个45度角的车轮轴,并可以旋转自己的角度轴承轴。选择滚轮的形状、大小和间距,以使滚轮具有连续滚动的表面。

当Mecanum车轮转动时,两个力组成部分出现:在整个车轮的旋转方向以及与车轮的旋转方向成直角。因此,最终的移动方向介于两者之间:Mecanum车轮“希望”以与轴向45度的角度移动。然而,由于滚轮的流动性,它没有方向稳定性。如果有额外的力,它自身的运动方向可以向任何方向偏转。

在一辆有四个Mecanum车轮的车辆上,每个45度角都有90度偏置。因此,每个轮子试图向不同的方向移动。通过改变车轮的旋转方向和速度,车辆可以从静止状态转向任何方向,也可以在原地旋转。因此,在水平面上,它可以像悬停汽车一样自由移动。因此,Mecanum车轮使机器人能够灵活和全方位的运动。

毫米增量的可伸缩性
Evocortex的AMR提供了另一个维度的灵活性:它们几乎可以无限制地选择尺寸。Hubert Bauer强调:“如果需要,我们可以根据客户的要求,以毫米为单位调整机器人。”“400 × 480毫米到800 × 1200毫米之间的任何外部尺寸都可以实现。”随着evorrobot研发和evorrobot工业产品线,这些也大致对应于承重平台的外部尺寸。所有技术——传感器、控制器、提升装置和轮式驱动装置——都位于平台下方。

车轮驱动模块是这种可伸缩性的决定性因素。它位于车轮的正上方,与车轮一起,形成一个标准化的、独立的功能单元。因此,车轮可以安装在彼此之间的任何距离。这种安排的决定性先决条件是一个非常小尺寸的强大电机。

Hubert Bauer在回忆开发阶段时表示:“我们非常仔细地研究了市场上哪些电机适合这个应用程序。”“只有通过FAULHABER,我们才能找到我们需要的功率密度。比赛中的发动机没有足够的空间来满足所需的扭矩。”

巨大的能量,最小的尺寸
evorrobot的轮子模块配备了3257…CR或3272…CR系列的直流电机。每个都配有一个IEF3编码器和38/2 S齿轮头。为了快速停止和确保车轮保持锁定位置,一旦停止,车轮电机还配备了刹车。“由于这些微型马达的巨大动力,evorrobot可以运输200公斤的重量。更大的负载将很快成为可能,”休伯特·鲍尔解释道。“这种交通工具还可以在一个斜坡上运行,坡度可达5度,速度可达每秒1米。”

evcarrier产品线专为运输小型载重承运人设计。在这个AMR的内部工作中,事情甚至比EvoRobot更加紧密。接地间隙小于100mm。因此,它可以移动到运输货物下方极低的开口。两个或四个ev承运人也可以一起工作,运输托盘或整个货架单元。开发人员选择了所谓的“平转子电机”作为这里的驱动器- 4221…BXT系列的无刷电机,长度只有21毫米。这使得ev承运人可以运输总重达120公斤的小型载重运输机(klt)的地板滚轮。从长远来看,总经理认为evorrobot也会向无刷电机过渡,模块也会进一步标准化。

除了功率与体积的比值外,零维护和连续运行的可靠性在AMRs的运行中起着重要作用。Hubert Bauer说:“在使用寿命方面,FAULHABER电机超过了我们的要求。”“此外,它的优点是驱动功能与所有常见的工业控制。来自FAULHABER的专家们也在为系列化生产寻找最佳参数设置方面提供了很大的帮助。”

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